手机音腔设计规范样本.doc
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1、 电声部品选型及音腔结构设计1. 声音主观评价声音评价分为主观和客观两个方面,客观评价关键依靠于频响曲线SPL值等声学物理参数,主观则因人而异。通常来说,高频是色彩,高中频是亮度,中低频是力度,低频是基础。音质评价术语和其声学特征关系以下表示:从人耳听觉特征来讲,低频是基础音,假如低频音声压值太低,会显得音色单纯,缺乏力度,这部分对听觉影响很大。对于中频段而言,因为频带较宽,又是人耳听觉最灵敏区域,合适提升,有利于增强放音临场感,有利于提升清楚度和层次感。而高于8KHz略有提升,可使高频段音色显得生动活泼些。通常情况下,手机发声音质好坏能够用其频响曲线来判定,好频响曲线会使人感觉良好。声音失真
2、对听觉会产生一定影响,其程度取决于失真大小。对于输入一个单一频率正弦电信号,输出声信号中谐波分量总和和基波分量比值称为总谐波失真(THD),其对听觉影响程度以下:THD3%时,人耳已可感知;THD5%时,会有轻微噪声感;THD10%时,噪声已基础不可忍受。对于手机而言,因为受到外形和Speaker尺寸限制,不可能将它和音响相比,所以手机铃声关键关注声音大小、是否有杂音、是否有良好中低音效果。2. 手机铃声影响原因铃声优劣关键取决于铃声大小、所表现出频带宽度(尤其是低频效果)和其失真度大小。对手机而言,Speaker、手机声腔、音频电路和MIDI选曲是四个关键原因,它们本身特征和相互间配合决定了
3、铃声音质。Speaker单体品质对于铃声各个方面影响全部很大。其灵敏度对于声音大小,其低频性能对于铃声低音效果,其失真度大小对于铃声是否有杂音全部是极为关键。手机声腔则能够在一定程度上调整Speaker输出频响曲线,经过声腔参数调整改变铃声高、低音效果,其中后声腔容积大小关键影响低音效果,前声腔和出声孔面积关键影响高音效果。音频电路输出信号失真度和电压对于铃声影响关键在于是否会出现杂音。比如,当输出信号失真度超出10时,铃声就会出现比较显著杂音。另外,输出电压则必需和Speaker相匹配,不然,输出电压过大,造成Speaker在某一频段出现较大失真,一样会产生杂音。MIDI选曲对铃声音质也有一
4、定影响,表现在当铃声关键频谱和声腔和Speaker不相匹配时,会造成MIDI音乐出现较大变音,影响听感。总而言之,铃声音质改善需要以上四个方面共同配合和提升,才能取得比很好效果。3. Speaker选型标准3.1 扬声器(Speaker)介绍3.1.1 Speaker工作原理扬声器又名喇叭。喇叭工作原理:是由磁铁组成磁间隙内音圈在电流流动时,产生上下方向推进力使振动体(振动膜)振动,从而振动空气,使声音传输出去,完成了电-声转换。喇叭实际上是一个电声换能器。对手机来说,Speaker是为实现播放来电铃声音乐等一个元件。手机Speaker音压频率使用范围在500Hz10KHz。 3.1.2 手机
5、用Speaker关键技术参数及要求a. 功率Power。功率分为额定功率Rated Power和最大功率Max Power。额定功率是指在额定频率范围内馈给喇叭以要求模拟信号(白噪声), 96小时后,而不产生热和机械损坏对应功率。最大功率是指在额定频率范围内馈给喇叭以要求模拟信号(白噪声), 1分钟后,而不产生热和机械损坏对应功率。注:手机用喇叭通常要求功率:额定功率0.5W,最大功率1W。b. 额定阻抗Rated Impedance。喇叭额定阻抗是一个纯电阻阻值,它是被测扬声器单元在谐振频率后第一个阻抗最小值,它反应在扬声器阻抗曲线上是谐振峰后曲线平坦部分最小阻值。注:手机用喇叭额定阻抗通常
6、为8。c. 灵敏度级又称声压级Sound Pressure Level(S.P.L)。在喇叭有效频率范围内,馈给喇叭以相当于在额定阻抗上消耗一定电功率噪声电压时,在以参考轴上离参考点一定距离处所产生声压。注:手机用喇叭灵敏度通常要求87dB(0.1W/0.1m)。d. 总谐波失真Total Harmonic Distortion(T.H.D)。它是指多种失真总和。关键包含:谐波失真、互调失真、瞬态失真。注:手机用喇叭总谐波失真在额定功率1KHz时应小于5%。e. 共振频率Resonance Frequency (fo)由阻抗曲线可见,在低频某一频率其阻抗值最大,此时频率称之为扬声器共振频率,记
7、为fo,即在阻抗曲线上扬声器阻抗模值随频率上升第一个主峰对应频率。注:手机用喇叭共振频率通常在800Hz左右。 3.2 手机用扬声器(Speaker)评价标准 Speaker品质特征对手机铃声优劣起着决定性作用。在同一个声腔、一样音源情况下,不一样性能Speaker在音质、音量上会有较大差异。所以选择一个适宜Speaker可较大程度地改善手机音质。Speaker性能通常能够从频响曲线、失真度和寿命三个方面进行评价。频响曲线反应了Speaker在整个频域内响应特征,是最关键评价标准。失真度曲线反应了在某一功率下,Speaker在不一样频率点输出信号失真程度,它是次关键指标,通常情况下,当失真度小
8、于10时,全部认为在可接收范围内。寿命反应了Speaker有效工作时间。 因为频响曲线是图形,包含信息很多,为了便于比较,关键从四个方面进行评价:SPL值、低频谐振点f0、平坦度和f0处响度值。SPL值通常是在1K4KHz之间取多个频点声压值进行平均,反应了在相同输入功率情况下,Speaker输出声音强度大小,它是频响曲线最关键指标。低频谐振点f0反应了 Speaker低频特征,是频响曲线次关键指标。平坦度反应了Speaker还原音乐保真能力,作为参考指标。f0处响度值反应了低音性能,作为参考指标。 听感评价是一个主观行为,通常只作为辅助性评价。在客观数据评定难以取舍或没有相关测试条件时,应组
9、织相关人员或音频工程师进行主观试听评价。3.3立体声手机喇叭选择a. 二个(或多个)喇叭电声性能应保持一致。不然会发生因二个(或多个)扬声器相位特征和声压频率特征不一样而产生声像移位和干扰。b. 二个喇叭不能靠得太近,不然声场会变小,左右声道声音轻易产生干扰。c. 音腔设计时,注意两个后音腔不能导通,要相互隔开且密封设计。3.4 手机用扬声器(Speaker)选型推荐 详见标准部品库(制订中)。 4. 手机Speaker音腔性能设计 手机音腔对于铃声音质优劣影响很大。同一个音源、同一个Speaker在不一样声腔中播放效果音色可能相差较大,有些比较悦耳,有些则比较单调。合理声腔设计能够使铃声愈加
10、悦耳。 为了提升手机音效品质,提升声腔设计水平是结构工程师本职员作。所以本设计规范关键讲述音腔结构设计,其它影响音效关键原因Speaker选型音频电路设计及MIDI音乐选型需硬件部软件部音频小组等各部门大力配合,共同把手机音效水平提升到新高度。 4.1 音腔结构介绍 手机声腔设计关键包含后声腔、前声腔、出声孔、密闭性、防尘网五个方面,以下图:后声腔Speaker前声腔防尘网出声孔图1 声腔结构示意图 下面,就分别从以上五个部分具体介绍手机音腔设计必需或尽可能遵照准则。4.2 后声腔对铃声影响及推荐值后声腔关键影响铃声低频部分,对高频部分影响则较小。铃声低频部分对音质影响很大,低频波峰越靠左,低
11、音就越突出,主观上会认为铃声比较悦耳。 通常情况下,伴随后声腔容积不停增大,其频响曲线低频波峰会不停向左移动,使低频特征能够得到改善。不过二者之间关系是非线性,当后声腔容积大于一定值时,它对低频改善程度会急剧下降,图2示。图2横坐标是后声腔容积(cm3),纵坐标是Speaker单体低频谐振点和从声腔中发出声音低频谐振点之差,单位Hz。从上图可知,当后声腔容积小于一定值时,其改变对低频性能影响很大。需要强调是,Speaker单体品质对铃声低频性能影响很大。在通常情况下,装配在声腔中Speaker,即便能在理想情况下改善声腔设计,其低频性能也只能靠近,而无法超出单体低频性能。通常情况下,后声腔形状
12、改变对频响曲线影响不大。不过假如后声腔中某一部分又扁、又细、又长,那么该部分可能会在某个频率段产生驻波,使音质急剧变差,所以,在声腔设计中,必需避免出现这种异常空间情况,尽可能设计形状规则音腔。对于不一样直径Speaker,声腔设计要求不太一样,同一直径则差异不太大。依据不一样直径Speaker低频谐振点f0和后声腔容积关系测试数据,具体推荐值以下:13mm Speaker:它低频谐振点f0通常在800Hz1200Hz之间。当后声腔为0.5cm3时,其低频谐振点f0大约衰减600Hz650Hz。当后声腔为0.8cm3时,f0大约衰减400Hz450Hz。当后声腔为1cm3时,f0大约衰减300
13、Hz350Hz。当后声腔为1.4cm3时,f0大约衰减250Hz300Hz。当后声腔为3.5cm3时,f0大约衰减100Hz150Hz。所以对于13mm SPEAKER,当它低频性能很好(如f0在800Hz左右)时,后声腔要求可合适放宽,但有效容积也应大于0.8cm3。当低频性能较差时(f01000Hz),其后声腔有效容积应大于1cm3。后声腔推荐值为1.4cm3以上,当后声腔大于3.5cm3时,其容积改变对低频性能影响会比较小。当然,对13mm Speaker,因为单体偏小,各厂商产品品质也参差不齐,听感和更大Speaker相比会有一定差异,通常情况下不推荐使用。15mm Speaker:它
14、低频谐振点f0通常在7501000Hz之间。当后声腔为0.5cm3时,低频谐振点f0大约衰减850Hz1000Hz。当后声腔为1cm3时,f0大约衰减600Hz750Hz。当后声腔为1.6cm3时,f0大约衰减400Hz550Hz。当后声腔为3.5cm3时,f0大约衰减200Hz250Hz。所以对于15mm SPEAKER,后声腔有效容积应大于1.6cm3。当后声腔大于3.5cm3时,其容积改变对低频性能影响会比较小。1318mm Speaker:它低频谐振点f0通常在7801000Hz之间。当后声腔为0.5cm3时,低频谐振点f0大约衰减850Hz1000Hz。当后声腔为1cm3时,f0大约
15、衰减600Hz750Hz。当后声腔为1.6cm3时,f0大约衰减400Hz550Hz。当后声腔为3.5cm3时,f0大约衰减200Hz250Hz。所以对于13X18mm SPEAKER,后声腔有效容积应大于1.6cm3。当后声腔大于3.5cm3时,其容 积改变对低频性能影响会比较小。 1318mm Speaker 在性能上和13mm Speaker有些类似,通常也不推荐使用。 16mm Speaker:它低频谐振点f0通常在7501100Hz之间。当后声腔为0.5cm3时,低频谐振点f0大约衰减850Hz1000Hz。当后声腔为0.9cm3时,f0大约衰减600Hz700Hz。当后声腔为1.5
16、cm3时,f0大约衰减400Hz550Hz。当后声腔为2cm3时,f0大约衰减300Hz350Hz。当后声腔为4cm3时,f0大约衰减150Hz200Hz。所以对于16mm Speaker,后声腔有效容积应大于1.5cm3。后声腔推荐值为2cm3,当后声腔大于4cm3时,其容积改变对低频性能影响会比较小。18mm SPEAKER:它低频谐振点f0通常在700900Hz之间。当后声腔为0.5cm3时,低频谐振点f0大约衰减700Hz950Hz。当后声腔为0.9cm3时,f0大约衰减500Hz700Hz。当后声腔为0.9cm3时,f0大约衰减500Hz700Hz。当后声腔为1.5cm3时,f0大约
17、衰减400Hz550Hz。当后声腔为2.1cm3时,f0大约衰减250Hz400Hz。当后声腔为4.3cm3时,f0大约衰减120Hz160Hz。所以对于18mm Speaker,后声腔有效容积应大于2cm3。当后声腔大于4cm3时,其 容积改变对低频性能影响会比较小。总而言之,可得下表:注:a. 后音腔设计时,必需确保Speaker后出声孔出气通畅,即Speaker后出声孔距离最近挡板距离应大于后出声孔径0.8倍。b. 若采取壳体长出胶位密封设计后音腔,则需采取T0.5mm厚泡棉(单面带胶)为密封材料,壳体胶位厚度设计为0.6mm以上,距离PCB间隙为0.35mm,以封闭音腔。此时泡棉起到双
18、重作用:即密封及缓冲。c. 后音腔容积尽可能大些,通常推荐3 cm3以上,但在手机实际设计中难以达成这个要求,则以上述推荐容积设计。d. 后音腔假如太小,比如小于1.5或1 cm3,。,则不可设计密封音腔。 4.3 前声腔对声音影响图3 前声腔容积对高频性能影响 前声腔对低频段影响不大,关键影响手机铃声高频部分。伴随前声腔容积增大,高频波峰会往不停左移动,高频谐振点会越来越低。高频谐振点改变对数值和前声腔容积增量几乎成线性关系,图3。注:图3中横坐标为前声腔容积,单位cm3。纵坐标为高频谐振点改变对数值。 因为手机MIDI音乐频带通常为300Hz8000Hz,即在该频段内频响曲线才是有效值,所
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